物联网的体系结构及其关键技术论文

物联网的体系结构及其关键技术论文内容摘要：

别。 RFID 系统一般由四个部分组成，即电子标签（ Tag）和阅读器（ Reader）、 RFID 中间件和 RFID 应用系统软件。 在 RFID 系统的应用中，标签附着在被识别的物体上（表面或内部），一旦带有电子标签的被识别物体进入读写器可识读范围时，读写器以自动无接触的方式将约定的信息从标签中读取出来，从而完成自动识别物品或者自动收集物品标志信息的功能。 阅读器与电子标签之间的信息交换具有以下特点：可以非接触识别；无需“视线”所及，可以穿过水、油漆、木材甚至人体进行识别；可 以识别快速移动物品；可同时识别多个物品等。 采用 RFID 技术最大的好处就是可以对企业的业务处理过程进行可视化管理，以有效地降低成本。 EPC/无线射频识别技术 (RFID)技术 无线射频识别是一种非接触式的自动识别技术，它的工作原理如下：使用射频电磁波通过空间耦合 (交变磁场或电磁场 )在阅读器和进行识别、分类和跟踪的移动物品（物品上附着有 RFID 标签）之间实现无接触信息传递并通过所传递的信息达到识别目的的技术。 RFID 是一种利用电磁能量实现自动识别和数据捕获技术，可以提供无人看管的自动监视与报 告作业。 具体的工作原理如下：当装有电子标签的物体接近微波天线时，阅读器受控发出微波查询信号。 安装在物体表面的电子标签收到经微波天线发出的查询信号后，根据查询信号中的命令要求，将标签中的数据信息反射回微波天线。 微波天线接收到电子标签反射回的微波合成信号后，经阅读器内部微处理器处即可将电子标签中的识别代码等信息分离出来。 这些识别信息作为物体的特征数据被传送到控制计算机作进一步处理，从而完成与物体有关的信息查询、统计、管理等应用。 整个识别工作无须人工干预，可工作于各种恶劣环境。 RFID 技术可识别高速运动物体并 可同时识别多个标签，并且阅读器能自行判断 RFID 标签是否被重复读取处理。 RFID 技术的这些功能特性 8 很适合流水线上产品的控制，以实现流水作业管理，得以使整个流水线管理自动化。 RFID 系统一般由 RFID 系统由阅读器、应答器（标签）和应用系统三部分组成，通过电波在响应媒介和询问媒介间传递信息。 阅读器，一般是一台内含天线和芯片解码器的阅读 (有时还可以写入 )设备，可设计为手持式或固定式；阅读器可无接触地读取并识别电子标签中所保存的电子数据，从而达到自动识别体的目的。 通常阅读器与电脑相连，所读取的标签信息被传送到 电脑上进行下一步处理。 应用系统，一般是由计算机支撑的有线或无线管理系统。 视不同应用要求，对于实时型的智能型控制器，不一定必须要有后台应用系统。 标签，主要是射频标签，响应端内含天线，两者组成所谓的“雷达收发机”，以卡、标签等形式存在。 整体的 EPC 网络操作依赖于 RFID 系统和网络应用系统的介入，使产品信息有效的传播。 安装在不同需求链环境的解读器可以读取标签中储存的产品数据。 因此供应链数据可以通过网络及时地检查、更新或者交换信息。 EPC 系统是一个全球的大系统，供应链各个环节，各个节点，各个方面都可受益 ，但对低价值的识别对象来说，如：食品，消费品等，它们对 EPC 系统引起的附加价格十分敏感。 EPC 系统正在考虑通过本身技术的进步，进一步阳氏成本，同时通过系统的整体运作使供应链管理得到更好的运作，提高效益，以便抵消和降低附加价格。 EPC/RFID 物品识别的目标是为每一物理实体提供唯一标识。 它与传统条码技术相比有以下几方面的优点： （ 1）唯一标识。 本文来自论文资源库 此标记。 条码只能识别一类产品 ， 而无法识别单品 ， 因此条码容易伪造。 RFID 却可以为单品提供唯一标识。 （ 2）读取方便。 条码是可视传播技术。 即扫描仪必须“看见”条码才能读取它 ， 这表明人们通常必须将条码对准扫描仪才有效。 相反 ， 无线电识别并不需要可视传输技术 ， 射频标签只要在识读器的读取范围内就可以了 ， 甚至可以穿过外包装进行识别。 这大大减少了人的参与 ， 提高了识别效率。 （ 3）长寿耐用。 纸型条码容易破损和受到污染。 而 RFID 电子标签可以应用于粉尘、油污等高污染环境和放射性环境。 （ 4）动态更改。 条码信息一旦需要更改就必须重贴 ， 而 RFID 电子标签中的信息可以编辑 ， 便于更新。 9 （ 5）可扩展性。 RFID 电子标签存储的是电子数据 ， 在需要的时候可以改变其中的编码结构 ， 便于升级。 （ 6） RFID 电子标签可以设置密码 ， 保密性强。 虽然 EPC/RFID 与条码技术相比有巨大的优势 ， 但是条码技术作为一项十分成熟的技术在物联网中仍然可以起到一定的作用。 EPC 代码实际上是种编码手段 ， EPC并没有对其信息载体进行任何限制 ， 我们现在有飞速发展起来的射频识别技术 ， 也有成熟的条码技术 ， EPC 码可以储存在 RFID 芯片中 ， 同样可以储存在条码中。 电子标签广泛采用后 的隐私间题和环保问题一直有争论。 而 EPC 在某些产品上采用条码技术 ， 可以有效的解决目前普遍关注的射频标签如何避免隐私的问题、磁污染问题和废弃标签中芯片的处理间题。 EPC/RFID 技术应用 我们现在来分析三个 RFID 的应用案例，这三个案例分别来源于沃尔玛公司、医疗服务领域和国防领域。 RFID 应用。 在众多己经实施了 RFID 的公司当中，最受媒体关注的非沃尔玛公司莫属了。 这个零售业中的巨人因为有效的供应链管理获取了这个微利行业当中最大的成功。 它时刻在全球进行成千上万种商品 的采购，沃尔玛在 RFID应用上的努力，使得被人冷落己久的 RFID 技术又回到了聚光灯下，并且成为了供应链 IT 技术当中的主角。 有预测说：沃尔玛全部推行 RFID 之后，其每年节省的成本将高达 亿美元，这个数字比世界 500 强当中半数以上的公司的年收入还要高。 尽管这个数字是板上钉钉的，沃尔玛推行 RFID 的进程仍然相当的缓慢。 2020 年 7月 4 日，沃尔玛宣布它将要要求它的前 100 名供货商在 2020 年 1 月份之前在所有的货箱和货盘上面贴上 RFID 标签。 这一举动直接影响到了它的全部供货商，这些供货商都迅速地开始学习 RFID 以及如何推行 RFID 的相关知识。 沃尔玛和它的供货商在RFID的实施过程当中，很快就发现了很多挑战性问题。 比如它们用来作为标准的 UHF频率不能穿透很多商店当中销售的常见产品 (金属包装的液体产品等 )。 这迫使沃尔玛把实施的最后日期往后推了。 截至 2020 年 1 月份，前 100 名的供货商只有 60%把它们的产品贴上了 RFID 标签。 不过，沃尔玛仍然是第一家在整个供应链当中推行 RFID技术，并且强迫它的供货商也推行的大型零售企业。 沃尔玛的这种举动，使得 RFID 10 在业界的推行更加有效。 RFID 应用。 台湾对 RFID 的推行从 2020 年开始， 2020 年成为全面启动的一年。 台湾的“经济部”提出的关于信息技术 2020 年之前的规划中把 RFID的推行也作为一个重点。 他们主要在岛内医院的以下几个方面应用 RFID 技术应用RFID 到台湾医疗产业当中，我们总结取得了以下效益： (1)在取药过程当中，透过即时的警告，提高药品取药和用药的正确性。 (2)增加原有的鉴定技术所涵盖的信息，现在可以包含药品剂量 /剂型、血袋血型 /温度、急救医疗病人位置 /急救类型、住院病人的身份确认等。 (3)提高在药品、血液、大量病人身份辨识 的准确性，住院病人需要急救时即时通报照护人员，强化病人的安全。 (4)减少了护士的工作负担、透过血液调拨有效利用珍贵资源、增加急救医疗调度的时效性、对住院病人的护理品质。 (5)提高管制药品、血袋流向、急救医疗资源的透明度，管制药品运送授权和实体验证，降低了使用假冒药品的可能。 RFID 应用。 2020 年 5 月份，美国海军结束了它们在给舰船集装箱装载补给中应用 被动 RFID 系统的试运行。 这个试运行计划是在维吉尼亚州，诺福克的舰队和工业补给中心进行的，最初的目标是降低装载补给时，因为手工输入或者名义上的自动输入中产生的错误记录。 在这次试运行当中，舰队和工业补给中心使用了被动标签技术，在装载过程中让叉车搬运贴上了被动标签的补给物品通过一个装有特定阅读器的入口，来自动获得补给货物的记录。 舰队和工业补给中心在这个项目上总共花费了 306000 美元，或者可以说 93 美分每批货物。 在最后的实施阶段， RFID使得货物的检查程序速度大大提高。 尽管试运行的目标不包括得到最优的投资收益，但是最后的报告显示“有多达 12 名人员可以被安排到其它的任务上”，因为对 RFID系统的监控不需要和以前一样多的人手。 在试运行过程当中，舰队工业补给中心在应用 RFID 系统方面收获了很多有价值的经验。 解析 M2M M2M 是物联网四大支撑技术之一。 “M2M”是 “MachinetoMachine”的缩写，用来表示机器对机器之间的连接与通信。 比如，机器间的自动数据交换（这里的机器也指 11 虚拟的机器比如应用软件）从它的功能和潜在用途角度看， M2M 引起了整个 “物联网 ”的产生。 M2M 的基本概念 首先， M2M 有以下三个基本特征： 1 数据和节点（ DEP） 2 通信网络 3 数据融合点（ DIP）。 DEP 和 DIP 可以用于任何子系统集成。 例如，一个完整的过程（ X）到一个 IT应用（ Y）。 这个解决方案也被称为 “端对端的 M2M”。 （ X）和应用（ Y）构成了事实上的功能端点。 一般而言，一个数据端点（ DEP）指的是一个微型计算机系统，一个连接到程序或者是更高层次子系统的端点。 另一个端点连接到通信网络。 在大多数的 MSM 应用中，都有几个 DEP。 另一方面，一个典型的 M2M 应用只有一个数据结合点。 虽说是这样，但是可以设想 M2M 应用有多个 DIP。 对于 DIP 没有硬性的规定。 例如可以形成一个互联网服务器或特殊的软件应用在交通控制主机。 M2M 应用的信息流也未必是面向服务器的。 相反， DIP 和 DIP 之间的直接通信路线是被支持的，还有单个 DEP 之间直接和间接的联系，就像我们所熟知的 P2P（ PeertoPeer）联系一样。 如上所述， M2M 应用的通信网络是 DEP（数据终点）和 DIP（数据集成电）之间的中央连接部分。 就物理部分来说，这种网络的建立可以使用局域网、无线网络、电话网络 /ISDN，或者是类似的。 基于 M2M 的监控基础架构 如今，无数的应用程序使用复杂的网络设备，其中大多数系统履行每天 24 小时、每周 7 天、没有任何人监督的服务。 个别子系统故障，整个应用程序至少是一部分将受到损害。 然而，尽快检测出具体的故障仍是一个问题。 12 图 3 基于 M2M 的监控基础架构 图 3 显示了一个基于 M2M 的基础设施监测的解决方案。 该数据 终点（ DEP）在每一种情况下都通过特殊的监测传感器检查基础设施组成部分的可用性。 任何潜。